考虑电动汽车接入的配电网电力电子变压器研究

摘要

电力电子变压器相较于传统变压器能够保证电网优质供电，方便新能源的接入，符合未来智能电网的发展，有望逐步应用于配电网中。随着我国经济的快速发展，电力负荷急剧增加，负荷类型不断变化，用电高峰期电能供应不足的现象日益严重，供电可靠性与供电质量受到挑战。近年来，我国电动汽车发展迅猛，一方面为电动汽车提供高效、快速的充电方式十分重要;另一方面将电动汽车接入电网（Vehicle to grid，V2G），反向输送能量，成为解决用电高峰期电能不足、保证供电可靠性方法之一，充分发挥电动汽车V2G功能十分重要。考虑电动汽车接入的电力电子变压器能够实现电动汽车充放电与供电可靠性、电能质量三者的结合，具有重要的研究意义。
　　本文首先提出一种考虑电动汽车接入的适用于中高压配电网的新型电力电子变压器拓扑。所提拓扑采用四级型电力电子变压器拓扑，输入级和隔离级采用现有拓扑结构，输出环节除逆变模块外增加可切换功率模块和储能模块。对PET输入级、隔离级拓扑和控制策略进行简要分析，重点研究了输出级各环节拓扑及控制策略，并针对所提拓扑提出一种滤波器参数设计方案。
　　其次，对所提拓扑容量配置方案进行研究。在所提容量配置方案中，提出一种基于蒙特卡罗法的电动汽车快速充电负荷曲线预测方法，基于该预测曲线，考虑电动汽车快速充电与基础交流负载二者关系对可切换功率模块、逆变模块与储能模块的容量进行配置。
　　最后，对所提拓扑进行了整体设计和仿真研究。根据系统主要性能指标对电力电子变压器各环节主要参数进行设计，在PSCAD仿真环境中搭建所提拓扑仿真模型。对电力电子变压器稳态运行、可切换功率模块工作模式切换过程和输入级电压中断等情况进行仿真分析，验证所提拓扑基本功能的实现及所采用控制策略的可行性。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电力电子变压器分类与研究现状

1．2．2 电动汽车充电与V2G研究现状

1．2．3 考虑电动汽车接入的电力电子变压器研究

1．3 本文主要工作

第2章 考虑电动汽车接入的配电网PET拓扑及控制策略研究

2．1 考虑电动汽车接入的PET拓扑

2．2 输入级、隔离级拓扑及其控制策略

2．2．1 输入级

2．2．2 隔离级

2．3 输出级拓扑及其控制策略

2．3．1 输出级拓扑

2．3．2 滤波器参数设计

2．3．3 输出级控制策略

2．4 本章小结

第3章 PET容量配置方案

3．1 可切换功率模块容量配置方案

3．1．1 电动汽车快速充电需求预测

3．1．2 电动汽车充电规律

3．1．3 基于蒙特卡洛法的快速充电负荷预测

3．1．4 可切换功率模块容量

3．2 逆变模块容量配置方案

3．3 储能模块功率配置

3．4 本章小结

第4章 系统整体设计和仿真研究

4．1 参数设计

4．2 仿真分析

4．2．1 稳态运行仿真

4．2．2 可切换功率模块切换运行方式仿真

4．2．3 电网电压中断仿真

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢